第11章程序设计基础.ppt

第11章 程序设计基础 本章要点： 理解程序、软件、计算机语言等概念 程序设计语言的分类 常见的高级程序设计语言 程序设计的基本过程和方法 计算机能完成预定的任务是硬件和软件协同工作的结果，而计算机之所以比电视机、DVD及和计算器等其他电子设备功能灵活，是因为人们可以根据需求随时随地编写相应的软件，然后在计算机上运行该软件以满足需求(或完成任务)。也就是说，同样的硬件配置，加载不同的软件就可以完成不同的工作。 11.1 程序和程序设计语言 计算机程序通常简称程序(program)，是指一组指挥计算机每一步动作的指令，通常用某种程序设计语言编写，运行于某种目标计算机体系结构上。 打个比方，一个程序就像一个用汉语(程序设计语言)写下的菜谱(程序)，用于指导懂汉语(计算机体系结构)的人来做这个菜。因此，程序就是用程序设计语言描述的、适合于计算机处理并完成既定任务的一组指令序列。它是由软件开发人员设计和编码的，通常要经过编译程序，才能编译成计算机可执行的机器语言指令序列。 一、 程序、软件的定义 计算机软件(computer software)也称软件，是与计算机系统操作有关的程序、规程、规则及任何与之有关的文档及数据。它由两部分组成: 一是机器可执行的程序及有关数据；二是机器不可执行的，与软件开发、运行、维护、使用和培训相关的文档。 程序必须装入机器内才能工作，文档则是软件开发活动的记录，主要供人阅读，既可用于专业人员和用户之间的通信和交流，也可以用于软件开发过程的管理和运行阶段的维护，不一定装入机器。 二、 计算机程序设计语言—程序设计语言的发展 程序设计语言(programming language)是一组用来定义计算机程序的语法规则，它是一种被标准化了的交流技巧，用来向计算机发出指令。计算机语言让程序员能够准确地定义计算机所需要使用的数据，并精确地定义在不同情况下所应当采取的行动。 在过去的几十年里出现了上百种编程语言，大量的程序设计语言被发明、被取代、被修改或组合在一起。随着程序设计语言的不断发展及完善，编制程序的环境、描述问题的方法越来越贴近人的思维方式。 程序设计语言的发展可分为机器语言、汇编语言、高级语言、超高级语言(4GL)和自然语言五代。 (1) 机器语言。机器语言(machine language)是唯一能被计算机直接识别、直接运行的语言，它表现为由“0”和“1”组成的二进制代码机器指令形式，且依赖于计算机的指令系统。例如， 000000000000001100000101 在PC机中表示清除累加器AX，并将105单元中的值加到累加器中。 机器语言是人们最早使用的第一代程序设计语言，任何其他形式语言编写的程序，最终都必须翻译成机器语言才能在计算机上执行。 因而，由机器语言编写的程序也称为目标程序。 虽然机器语言运行速度快，但是不易记忆和理解，编写的程序难以修改和维护，所以人们很少直接用机器语言编写程序。 (2) 汇编语言 为了提高编程的效率，人们设计了汇编语言。汇编语言是用辅助记符来表示机器语言的指令代码，其语句大多和机器语言一一对应。 比如ADD表示加法。相对于机器语言，汇编语言更加直观。 用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序，汇编语言源程序必须经过汇编程序翻译成计算机能够识别处理的二进制目标代码程序，再经过连接，形成可执行程序才能运行。 汇编语言执行过程如下图 (3) 高级语言 为了进一步提高效率，人们设计了接近自然语言的程序设计语言，这就是高级语言。高级语言克服了低级语言(机器语言和汇编语言)在编程和识别上的不便，使用者不必熟悉机器指令系统。因而，高级语言易学、易用、易维护，对软件开发的效率和普及起到了重要的作用。 高级语言由语句组成，每一条语句的功能相当于若干条机器指令，由高级语言编写的程序称为高级语言源程序。高级语言不能直接执行，它必须经过翻译程序——编译程序或解释程序，翻译成机器语言目标代码后才能执行。 高级语言执行过程如下图 (4) 超高级语言 第四代语言(fourth Generation language, 以下简称4GL)是R.Rose于1981年提出的，是继高级程序设计语言之后出于商业需要而设计的超高级程序设计语言。 4GL是按计算机科学理论指导设计出来的结构化语言，如ADA，MODULA-2，SMALLTALK-80，Visual Basic等 4GL以数据库管理系统所提供的功能为核心，进一步构造了开发高层软件系统的开发环境，如报表生成、多窗口表格设计、菜单生成系统、图形图像处理系统和决策支持系统，为用户提供了一个良好的应用开发